Сложные эфиры. Жиры. Липиды

 

Сложные эфиры – это продукты взаимодействия спиртов с карбоновыми кислотами:

этилформиат

Основное химическое свойство сложных эфиров – реакция гидролиза (омыления):

В присутствии щелочей реакция гидролиза необратима:

Эфиры карбоновых кислот делятся на три группы:

1. Фруктовые эфиры – эфиры низших одноосновных карбоновых кислот и низших одноатомных спиртов. Это жидкости с приятным фруктовым и цветочным запахом:

Формула	Название	Запах
HCOOC2H5	этилформиат	рома
HCOOCH2CH(CH3)2	изобутилформиат	малины
HCOOCH2C6H5	бензилформиат	жасмина
HCOOCH2CH2C6H5	2-фенил этилформиат	хризантем
CH3COOC5H11	н-амилацетат	груши
CH3COOCH2CH2CH(CH3)2	изоамилацетат	банана
CH3COOC8H17	н-октилацетат	апельсина
C3H7COOC2H5	этилбутират	ананаса
(CH3)2CHCH2COOCH2CH2CH(CH3)2	изоамилвалерат	яблока

Фруктовые эфиры хорошо растворяются в этаноле и диэтиловом эфире, с увеличением молярной массы их растворимость в воде уменьшается. Используются в качестве отдушек и фруктовых эссенций.

2. Воски – эфиры высших одноосновных карбоновых кислот и высших одноатомных спиртов. Это твердые бесцветные вещества, которые используются для изготовления свечей, мастики для натирки полов, добавки к мылам, помадам и др.

3. Жиры – эфиры высших (жирных) одноосновных карбоновых кислот и многоатомного спирта – глицерина (триглицериды). Жиры и масла – природные продукты. Если карбоновая кислота насыщенная (стеариновая, пальмитиновая), то полученный эфир представляет собой жир (твердое вещество), а если кислота непредельная (олеиновая, линоленовая, линолевая), то масло (жидкое вещество). Обычно твердые жиры имеют животное происхождение (говяжий и свиной жир, сливочное масло), а жидкие масла – растительное.

Жиры являются исходным сырьем в производстве мыла – натриевых (твердые мыла) или калиевых (жидкие мыла) солей высших карбоновых кислот:

Мыла обладают моющими свойствами, так как способны эмульгировать жиры и масла, то есть переводить их в мельчайшие капли, которые смачиваются водой. Мыла нельзя использовать в жесткой воде, так как ионы кальция и магния образуют с жирными кислотами нерастворимые соли.

Растительные жиры, содержащие в своем составе непредельные кислоты, с течением времени окисляются (прогоркают). Кроме того, возможен частичный гидролиз жиров. Для контроля качества пользуются следующими характеристиками:

Кислотное число – физическая величина, равная массе гидроксида калия в мг, необходимое для нейтрализации суммы свободных жирных кислот и других нейтрализуемых щелочью сопутствующих триглицеридам веществ, содержащихся в 1 г жира.

Иодное число — масса иода (в г), присоединяющегося к 100 г жира, характеризует содержание двойных связей в ненасыщенном соединении.

Число омыления – количество миллиграммов гидроксида калия (KOH), необходимое для нейтрализации свободных кислот и омыления сложных эфиров, содержащихся в 1 грамме исследуемого вещества. Является одним из показателей подлинности жиров.

Гидрогенизация жиров – это процесс присоединения водорода к остаткам ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав жира:

Таким путем осуществляется превращение жидких жиров (масел) в твердые, которые используют в производстве пищевого маргарина – заменителя сливочного масла.

Жиры имеют большое значение как пищевой продукт и характеризуются наибольшей энергетической ценностью. В технике жиры широко используют для изготовления олифы и масляных красок.

ЛИПИДЫ

Липи́ды (от греч. λίπος, lípos — жир) — жирные кислоты, а также их производные, как по радикалу, так и по карбоксильной группе. В зависимости от состава липиды делятся на следующие группы: 1. Простые липиды (жирные кислоты, жиры).

2. Сложные липиды (содержат дополнительные группы атомов. Примеры сложных липидов:

Фосфолипиды – сложные липиды, в которых содержатся жирные кислоты, фосфорная кислота и группа атомов, во многих случаях содержащая азот. Примером фосфолипидов служат лецитины, представляющие собой сложные эфиры аминоспирта холина и диглицеридфосфорных кислот:

Гликолипиды — сложные липиды, образующиеся в результате соединения липидов с углеводами:

Y – липид

Сфинголипиды — это класс липидов, относящихся к производным алифатических аминоспиртов. Основу сфинголипидов составляет сфингозин:

Простейший представитель сфинголипидов — церамид, в котором сфингозин связан с жирной кислотой пептидной связью.

Липиды - один из важнейших классов сложных молекул, присутствующих в клетках и тканях животных в составе жировой ткани, играющую важную физиологическую роль. Фосфолипиды входят в состав всех клеточных мембран.

 

УГЛЕВОДЫ

 

Углеводы – класс органических веществ, объединяющий группу природных соединений растительного и животного происхождения. Большинство углеводов отвечает общей формуле С_n(H₂O)_m. Углеводы включают моносахариды – полигидроксиальдегиды (альдозы) и полигидроксикетоны (кетозы), а также продукты их конденсации: дисахариды и полисахариды. По числу атомов углерода моносахариды делятся на тетрозы (С₄), пентозы (С₅), гексозы (С₆) и гептозы (С₇). В природе наибольшее распространение имеют пентозы и гексозы.

 

Моносахариды

 

Моносахариды содержат асимметрические атомы углерода, благодаря чему обладают большим числом стереоизомеров, которые объединены попарно в оптические антиподы – энантиомеры. Число стереоизомеров равно N = 2ⁿ, где n – число асимметрических атомов в молекуле. Например, моносахариды с четырьмя асимметрическими атомами существуют в виде 16 стереомеров (8 пар энантиомеров D - и L -рядов). Деление на D - и L -ряды определяется пространственной направленностью заместителей и у последнего асимметрического атома углерода, аналогично глицериновому альдегиду (см. тему 1).

Альдозы D -рядов, представляющие собой природные объекты, приведены ниже в виде проекций Фишера:

D -эритоза	D -треоза
Альдотетрозы
D -рибоза	D -арабиноза	D -ксилоза	D -ликсоза
Альдопентозы
D -аллоза	D -альтроза	D -глюкоза	D -манноза
D -гулоза	D -идоза	D -галактоза	D -талоза
Альдогексозы

 

Из альдогексоз наибольшее значение имеет D- глюкоза, а из альдопентоз – D- рибоза и D- 2-дезоксирибоза, которые входят в состав РНК и ДНК. Диастереомерами считают любые комбинации пространственных изомеров, не составляющие пару оптических антиподов.
2-дезокси- D -рибоза

Пары диастереомеров, различающиеся конфигурацией одного из нескольких асимметрических атомов, называются эпимерами. Например, эпимерами являются D -рибоза и D -арабиноза, так как они различаются направлением заместителей только у атома углерода в положении 2.

Кетозами называют моносахариды содержащие карбонильную (кетонную) группу. В качестве примеров кетоз можно привести:

рибулоза (образуется в зеленых растениях при фотосинтезе)	ксилулоза
Кетопентозы
фруктоза (присутствует в сладких фруктах)	псикоза	сорбоза
Кетогексозы